【正文】 間換熱器換熱管數 4975 根 下?lián)Q熱器面積 下?lián)Q熱器換熱管數 2140 根 合成塔絕熱床層計算結果見表 表 合成塔絕熱床層計算結果 第一絕熱床層的高度 1200mm 催化劑量 第二絕熱床層的高度 2340mm 催化劑量 第二絕熱床層的高度 3790mm 催化劑量 層間換熱器 (1) 選列管式換熱器，換熱管選擇 ，長度為 4m的無縫鋼管 冷氣進口溫度 325℃ ，出口溫度 390℃ 熱氣進口溫度 480℃ ，出口溫度 410℃ (2) 換熱負荷為第三段絕熱層生成的熱 Q=107KJ/h (3) 傳熱系數的求取 根據設計要求，查閱《小氮肥設計手冊》， K 的取值在 350500 故本設計中取 K 為 420 = ????)/( 2 Chm ?？紤]到裙座的防火問題，在裙座內 外側均敷設防火層，防火材料為石棉水泥層 ，厚度 50mm。因而化工廠內往往有龐大復雜的工程技術管網。 從節(jié)省保溫層和減少殼體厚度的角度考慮，高溫物料走管程，低溫物料走殼程。對接接頭系數 φ=1，則厚度的計算如下： δ= ???? ????2[??]????=2722021110 =27mm 曲面深度 ： 550422 004h ??? iD 所以，橢圓形封頭的外徑為 2200mm,厚度誒 為 27mm,直邊高度 40mm，封曲深度為 550mm。ln[(480－ )247。 +0,00,0331NHNHyy? =+0,00,0331NHNHyy? 由公式： 0000333 1，NHNHNH yyy ?? =247。因此，選擇 0Cr18Ni10Ti 作為筒體材料。 30萬噸 /年合成氨合成工藝設計 29 29 閃蒸罐能量衡算 閃蒸罐單元流程 能量衡算： 0106+V0103=0107+0108 0106 的能量： 16180000 cal/sec V0103 的能量： cal/sec 0107 的能量： 11064000 cal/sec 0108 的能量： 2797500 cal/sec 0106+V0103=（ ） 16180000+=（ ） 13861434 cal/sec 0107+0108=（ ） 110640002797500=13861500 cal/sec 0106+V0103=0107+0108 安徽建筑大學本科生畢業(yè)設計 30 30 能量守恒。進料的總量為 30萬噸 /年合成氨合成工藝設計 17 17 即 0101 的總量為 ，物料通過鼓風機到 0102。另一股氣體進入鍋爐給水預熱器在管內與管間的脫鹽 ,脫氧水換熱 ,換熱后與氣氣換熱器出口氣體會合 ,一起進入水冷器。固氮酶是一種多功能的氧化還原酶，由 MoFe 蛋白和 Fe蛋白組成，結構均相當復雜 [10]。目前所存在的中小型氮肥廠的壓力一般都在 3 2 MPa,大型氮肥廠的壓力較小 ,在 1 0～ 20 MPa 之間。 共計給 7200小時，每天生產 1000t,每小時生產 。 截 至去年 12 月底，山東魯北市場 24102580 元 /噸，較年初上漲 %；臨沂部分承兌出廠至25602580 元 /噸，較年初上漲 %；河北市場價格在 22802290 元 /噸，較年初上漲 %；江蘇市場在 25602650 元 /噸，較年初上漲 %%；安徽市場在 24702550 元 /噸，較年 初 上漲 %；湖北市場 26502680 元 /噸，較年初上漲 %；湖南地區(qū)價格在 27302750 元 /噸，較年初上漲 %。 反應式 ： N2+3H2?2NH3 。而合成工段工藝流程就包括壓縮、合成、冷凝分離、原料氣循環(huán)等部分。 70 年代開始以石腦油、天然氣為原材料。 安徽建筑大學本科生畢業(yè)設計 6 6 第一章 文獻綜述 合成氨項目簡介 合成氨，英文名 Amonia,分子式 NH3 氨是最為重要的基礎化工產品之一，其產量居各種化工產品的首位 。 根據國際肥料工業(yè)協(xié)會 （ IFA） 預測， 2021 至 2021 年期間， 全球新建合成氨裝置中有 1 ／ 3 來自我國， 新建的煤頭合成氨項目將主要出現(xiàn)在我國。 原料氣體的凈化：主要是將半水煤氣的硫脫去，然后經過變換，再將氣體中少量的一氧化碳和二氧化 碳脫去。合成時 ,高壓力最有利但能耗高 。 低壓法 操作壓力 1 0 MPa 左右 ,溫度 400 ℃～ 450 ℃。中壓法 (壓力為 3 2 MPa)合成氨是目前較為常見的方法 (見圖 1),氣體從冷交換器出口分二路、一路作為近路、一路進入合成塔一次入口 ,氣體沿內件與外筒環(huán)隙向下冷卻塔壁后從一次出口出塔 ,出塔后與合成塔近路的冷氣體混合 ,進入氣氣換熱器冷氣入口 ,通過管間并與殼內熱氣體換熱。 全流程物料衡算 表 合成氨反應物料衡算 進料 出料 摩爾流率 kmol/hr 0101 0111 0107 0109 0110 N2 1250 H2 3750 H3N 0 CO2 摩爾分率 安徽建筑大學本科生畢業(yè)設計 16 16 N2 H2 H3N 0 CO2 總摩爾流率 kmol/hr 總質量率 kg/hr 總流量 l/min 104241 溫度 K 壓力 atm 氣體分壓 1 1 0 1 1 進料量 =0101+0111=+= （ kg/hr ） 出料量 =0107+0109+++=（ kg/hr） 進料量 =出料量。 換熱器 1 能量衡算 換熱器 1 單元流程圖 能量衡算： 0103+E0101=0104 0103 的能量： 1427730 cal/sec E0101 的能量： 17597183cal/sec 0104 的能量： 19024900 cal/sec 30萬噸 /年合成氨合成工藝設計 27 27 0103+E0101=1427730+17597171=19024901=0104 能量守恒。該內件是由三段軸向絕熱床和復合換熱式結構構成，下部換熱器和層間換熱器串聯(lián)，結構為第一絕熱床 +冷激器 +第二絕熱床 +層間換熱器 +第三絕熱床+下?lián)Q熱器。 2=435℃ 由 1,kT平， =435℃， 31NHy = 查 1,pkC平， = CkmolKJ 。 2=445℃ 由 31KT平， =445℃， 2,3NHy= 查 ? HT3=? M3 = o l / h5 4 5 . 2 2 0 1 k m14101 141019501 1950422 4542 9 7 8 7 6 ????????? ???? ..... . 放出的熱量為： Q3= Δ M3= = 107KJ/h TH?30萬噸 /年合成氨合成工藝設計 39 39 查 A106 催化劑活性曲線查 ， 當 =410℃， = 時 = 105 當 =480℃， = 時 = 105 =[ + ]247。 出口管的設計 反應器出口總流量為 Vin=5083??3/?=??3/?? 選進入反應器之前的運輸速度為 30m/s則管道的直徑為： 計算得 d 進 =，經過圓整取公稱直徑 300mm，選擇 300mm14mm的無縫鋼管作為反應器的進料管 (根據國標 GB/T10571995)。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)生產中占有重要地位，其在化工生產中換熱器可作為 加熱器 、 冷卻器 、 冷凝器 、 蒸發(fā)器 和 再沸器 等，應用廣泛。工廠管道布置需要避免各專業(yè)管網間的擁擠和沖突，確定 合理的間距和相對位置，使之與工廠總體布置協(xié)調，并減少生產過程中的動力消耗，節(jié)約投資、節(jié)約用地、保證安全、方便施工和檢修、便于擴建。 （ 2） 產生高壓氣體，許多化學反應必須在高壓下反應，而氨的合成就是高壓反應。ln[(480－ 325)247。 (1+)] － 247。計算如下。 安徽建筑大學本科生畢業(yè)設計 32 32 第四章 設備的選型和計算 設備簡述 在生產合成氨的過程中，最主要的設備為合成塔，此次設計經過多方驗證最終選用冷激－間冷式內件，它是基于托普索節(jié)能型氨合成塔內件開發(fā)的一種高效節(jié)能的反應器。 循環(huán)混合器物料衡算 設置參數： 物料衡算： 0108=0109+0110 0108 的物料量： Kmol/h 0109 的物料量： Kmol/h 0110 的物料量： Kmol/h 0109+0110=+==0108 物料守恒。在此基礎上，完成繪制物料流程圖（ PFD）、帶控制點的工藝流程圖（ PID）、主要設備圖、車間平面布置圖。 常溫常壓下合成氨技術還不太成熟，難以大規(guī)模商業(yè)應用。 高壓法：操作壓力 70～ 30 MPa,溫度為 550 ℃～ 650 ℃。一共分為三個大的部分，分別為制氣，凈化，合成。近年全世界合成氨供需基本趨于平衡，發(fā)展趨勢是合成氨生產轉向低價合成氨生產區(qū)， PotashCorp 公司使特立尼達 Point Lisas 合成氨生產能力達到 223 萬 t/a。 和碳反應 : NH3+C=HCN+H2 條件加熱 （氰化氫劇毒）。合成塔的主要部分為內件。30萬噸 /年合成氨合成工藝設計 1 1 安徽建筑大學 畢 業(yè) 設 計 專 業(yè) 化學工程與工藝 班 級 13化工（ 1）班 學生姓名 學 號 課 題 年產 30萬噸合成氨合成工段工藝設計 指導教師 2021 年 3 月 1 日 安徽建筑大學本科生畢業(yè)設計 2 2 目錄 30 萬噸 /年合成氨合成工藝設計 ............................................................................ 第一章 文獻綜述 .................................................................................................... 合成氨項目簡介 ...................................................................................................... 合成氨物理性質 ............................................................................................... 合成氨化學性質 ............................................................................................... 合成氨市場預測 ............................................................................................... 合成氨國內產能，消耗 .................................................................................... 合成氨國外產能，消耗 .................................................................................... 生產規(guī)模及產品方案 ............................................................................................... 產品方案 .......................................................................................................... 生產規(guī)格 .......................................................................................................... 產品質量 ..